有压隧洞围岩最小覆盖层厚度弹塑性力学分析

水工隧洞的最小覆盖层厚度受到多方面因素的影响,如何确定最小覆盖层厚度是水工隧洞设计中必须重视的关键点之一.针对传统的最小覆盖层厚度算法的不足,本文提出了基于采用弹塑性力学方法的优化算法.该优化算法综合考虑了黏聚力、内摩擦角、地质强度指标、施工扰动等因素的影响,得到的最小覆盖层厚度更加符合实际情况.根据水工隧洞运行期的受...     

考虑损伤的非等压隧道抗力系数计算

围岩抗力系数是结构设计非常重要的一个参数,Mogi-Coulomb能够较好地反映真三轴条件下中间主应力的影响。基于Mogi-Coulomb准则和弹塑性模型,在合理考虑岩石损伤的情况下,推导出圆形隧洞在非均匀应力场下的围岩抗力系数,更贴近隧洞开挖后的围岩真实状态。推导出围岩抗力系数计算公式,并结合实际工程算例分析了侧压力系数、损伤变量、极轴夹角和剪胀系数对围岩抗力系数的影响。结果表明：围岩抗力系数随着极轴夹角和侧压力系数的增大逐渐减小,且减小幅度越来越小。隧洞岩石的损伤会严重影响围岩抗力系数的计算,围岩抗力系数随着损伤变量的增大而减小,导致围岩的承载能力降低,对隧洞稳定性产生不利的影响。     

方环形U型钢金属支架承载能力的力学分析

本文运用材料力学原理，针对煤矿使用的U型钢方环形支架，对受均布压力和非均布压力二种情况下，进行了力学分析，得到了这种支架所能承受的最大压力。     

爆炸波作用下锚杆间距对围岩加固效果影响的模型试验研究

为比较锚杆间距对洞室围岩加固效果以及抗爆性能的影响程度大小,通过实验室地质力学模型试验,研究在集中装药爆炸应力波作用下,2种长度相同而间距不同的锚杆对洞室围岩的不同加固效果.比较和分析因锚杆间距不同所造成的洞室围岩中测点的应力、洞壁表面应变、洞室顶底板相对位移、顶底板及侧墙加速度和洞室围岩宏观破坏形态的差别.试验结果表明,与较大间距锚杆加固的洞室相比较,较小间距锚杆加固的洞室围岩中应力较大,洞壁表面应变、顶底板相对位移、顶底板加速度较小,加固区域内围岩无破坏裂纹,说明对洞室围岩的加固宜采用较小间距锚杆.将部分试验数据同相应的数值分析结果进行比较发现,两者的拱顶应力峰值和顶底板相对位移峰值较为一致,证明模型试验结果是可靠的,对防护工程设计及坑道围岩加固具有一定参考价值.     

爆炸平面波下锚杆对洞室加固效果模型试验方法

为探索爆炸平面波下锚杆对洞室的加固效果,通过抗爆模型试验,从围岩应力、洞壁环向应变、加速度和顶底板相对位移4个方面,研究爆炸平面波作用下毛洞和2种锚杆对洞室的加固效果。分析爆炸平面波强度沿着垂直方向和水平方向的衰减规律;比较毛洞、全长粘结式锚杆加固洞室和自由式锚杆加固洞室的洞壁环向应变、加速度、顶底板相对位移之间的差异。结果表明：爆炸平面波强度沿垂直方向的衰减速度比水平方向的慢;每个洞室内拱顶处的加速度和抗变形能力最大,底板的加速度最小;拱脚是洞室中极易产生拉应变的地方,锚杆加固能使拱脚围岩由受拉变形改变为受压变形;全长粘结式锚杆加固的洞室拱顶和底板都产生了相对较大加速度,但在减小洞室拱部变形、顶底板相对位移和侧墙加速度方面的作用大于自由式锚杆。     

双自适应提升方法用于洞壁加速度信号消噪

摘要：爆炸应用波对岩土洞壁所产生的加速度随着能量和时间的变化表现出非平稳的特性,由于加速度传感器的内阻高、输出信号小,容易受到环境噪声的影响,实测加速度曲线中存在大量的噪声信号。文中采用一种双自适应提升的小波变换方法对加速度信号进行消噪处理,在提升过程中采用自适应的方法设计更新算子和预测算子,并采用半软阈值法消噪。实验结果表时,双自适应提升小波变换结合半软阈值消噪方法与传统小波变换消噪方法相比,消噪后加速度信号的信噪比（SNB）有所提高,并且保留了突变信号部分信息量,基于提升方法也大大提高了算法灵活性,缩短计算时间。     

不同推进方向对近距离巷道围岩的影响

为了研究工作面沿倾向和走向推进对其下方巷道围岩稳定性的影响,利用数值模拟软件FLAC3D分析在不同推进方向下交叉巷道的应力、位移以及塑性区的分布规律。结果表明：推进相同距离时,倾向方向推进对下部巷道围岩应力场及塑性区变化的影响比走向方向的小,但位移变化无显著的规律性。其中,倾向比走向的垂直应力和水平应力最大分别减小了6%和26%。随着推进距离的增加,巷道的应力、走向方向位移、塑性区均增大,而倾向方向位移几乎不变。此工程环境下,巷道交叉部位以及煤层和巷道中间部位应力、位移和塑性区变化较大,正式开采时需要对该位置重点支护。     

锚杆长度对洞室抗爆性能影响的模型试验研究

摘要: 采用模型试验的方法, 在集中装药爆炸波作用下, 研究了长度不同的锚杆对洞室围岩的抗爆性能的不同影响程度,比较和分析了测点的应力、洞壁表面应变、洞室顶底板相对位移、顶底板及侧墙加速度和围岩宏观破坏形态。结果显示：较长锚杆可以扩大对围岩的加固范围和改变拱顶围岩的受力状态,有效限制围岩的变形,能较好地维护了洞室的稳定性;当锚杆间距一定时,破坏裂纹只是在锚杆加固区域外产生和延伸,试验结果为防护工程及坑道围岩的加固方法提供了参考。     

顶爆下锚固硐室拱顶变形与加速度响应模型试验

若地下硐室拱顶的变形或加速度过大,其围岩就会因此而破坏或不稳定。为了探索锚固硐室拱顶变形与加速度对爆炸荷载的响应规律,开展了室内顶爆模型试验研究。根据Froude相似原理,对顶爆试验进行了设计,对开挖硐室围岩采用不同锚固参数锚杆进行了加固。通过测定硐室拱顶变形与加速度波形曲线及其峰值,比较了不同锚固参数硐室拱顶变形、加速度及其最终破坏形态特征的差异性。结果表明,在爆炸荷载作用下,当硐室拱顶的环向应变、加速度波形处于正峰值时,拱顶曲率减小,围岩产生拉伸变形;锚杆间距比其长度对硐室拱顶变形的影响大;当锚杆的长度增大到一定程度时,对拱顶变形和加速度减小的作用并不明显,反而增大了拱顶加速度;当锚杆长度相同时,疏锚杆硐室拱顶出现了下沉、纵横向裂缝和掉块;当锚杆间距相同时,短密锚杆硐室拱顶仅出现了裂缝,但偏离了纵向方向,而长密锚杆硐室拱顶的变形相对较小,仅产生纵向直裂缝;拱脚加长硐室拱顶的变形比疏锚杆硐室小一个数量级,且其拱顶加速度相对较小,故采用这种加固方式有利于维护拱顶稳定。综合比较变形、加速度对硐室拱顶稳定性的影响发现,前者大小能在一定程度上可以作为判定影响拱顶稳定性的关键指标,而后者只能视作辅助性指标。     

基于统一强度理论的矩形巷道塑性区宽度计算

基于应力平衡原理,将统一强度理论作为矩形巷道围岩的塑性条件,推导出矩形巷道边帮的塑性区宽度计算公式;通过中间主应力系数b的变化,得出了在Mohr-Coulomb准则下矩形巷道边帮塑性区宽度计算公式。结合具体案例,将统一强度理论系列解与Drucker-Prager准则解进行比较,分析了采场宽度、岩体黏聚力、岩体内摩擦角以及原始地应力对塑性区宽度的影响规律。结果表明：塑性区宽度随着黏聚力和内摩擦角的增大而减小,随着采场宽度和原始地应力的增大而增大;相同采场宽度下,统一强度理论系列解比Mohr-Coulomb准则解和Drucker-Prager准则解小,适用性更好,可为矩形巷道设计及支护提供一定的理论指导。